1.ステップ応答ふつう
ある系の伝達関数は G(s) = 198/(s² + 3s + 66) で、単位ステップ入力を受ける。 ステップ応答のピーク時間 tp を求めよ。
G(s) = 198/(s² + 3s + 66)
tp = s
2.ステップ応答むずかしい
質量 m = 2 kg のおもりが、ばね定数 k = 500 N/m のばねと粘性ダンパ c = 6 N·s/m にぶら下がっている(m·x″ + c·x′ + k·x = F)。平衡状態で静止しているところに、一定の力 F = 25 N を突然加える。 最大変位 xmax を mm で求めよ。
m = 2 kgk = 500 N/mc = 6 N·s/mF = 25 N
xmax = mm
3.ボード線図と余裕ふつう
図の直列 RLC バンドパスフィルタでは、出力は R = 50 Ω の両端でとり、L = 10 mH、C = 0.22 µF である。 −3 dB 帯域幅 BW を Hz で求めよ。
R = 50 ΩL = 10 mHC = 0.22 µF
BW = Hz
4.ボード線図と余裕むずかしい
ユニティフィードバック系の開ループ伝達関数は L(s) = 14/(s(s + 1)(s + 4)) である。 ゲイン余裕 GM を dB で求めよ。
L(s) = 14/(s(s + 1)(s + 4))
GM = dB
5.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡ふつう
図のループの開ループ伝達関数は L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5)) です。ゲインを上げていくと、閉ループが安定限界に達します。持続振動の周波数 ω を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 4)(s + 5))
ω = rad/s
6.安定性:ラウス・フルビッツ法と根軌跡むずかしい
L(s) = K/(s(s + 2)) の根軌跡を示します。閉ループ極の減衰比が ζ = 0.8 となるゲイン K を求めなさい。
L(s) = K/(s(s + 2))ζ = 0.8
K =
7.定常偏差と PID 制御ふつう
放物線入力 r(t) = 5·t²/2 が、G(s) = 10(s + 5)/(s²(s + 1)) の単位フィードバックのループに加えられます。定常偏差 ess を求めなさい。
G(s) = 10(s + 5)/(s²(s + 1))r(t) = 5·t²/2
ess =
8.定常偏差と PID 制御むずかしい
比例制御器 K = 8 が、単位フィードバックのループで制御対象 G(s) = 4/(s(s + 4)) を制御しています。 ts ≈ 4/(ζωₙ) を用いて、ステップ応答の 2 % 整定時間 ts を求めよ。
G(s) = 4/(s(s + 4))K = 8
ts = s
9.ブロック線図ふつう
プラント G(s) = 8/(s + 3) を、センサのゲインが H = 0.25 の負帰還ループで制御する。 R に大きさ 5 のステップを加える。定常出力 css を求めよ。
G(s) = 8/(s + 3)H = 0.25R = 5
css =
10.ブロック線図むずかしい
比例コントローラ K = 18 が、プラント G(s) = 2/(s + 8) を単位負帰還ループで駆動する。外乱 D はプラントの入力に加わる(コントローラの出力に加算される)。 R = 0 のとき、大きさ 5 の外乱ステップを加える。定常出力 css を求めよ。
K = 18G(s) = 2/(s + 8)D = 5R = 0
css =